Бетоны для железобетонных конструкций, их классификация и требования, предъявляемые к ним
Строительное производство предъявляет различные требования к бетонам. Так в жилищном строительстве – это малая теплопроводность, в дорожном – морозостойкость и неистераемость, в гидротехническом – водонепроницаемость, в энергетическом – непроницаемость для радиоактивного излучения. Общими требованиями, предъявляемыми к бетонам, независимо от их применения являются: достаточная прочность, надежное сцепление с арматурой, плотность. Прочность бетона зависит от состава бетонной смеси, в которую входит цемент, вода, мелкий и крупный заполнитель. Прочность бетона существенно зависит от заполнителя и его поверхности. Так прочность бетона на щебне несколько больше, чем на гравии. Прочность бетона также зависит от способа уплотнения и твердения, от водоцементного отношения и от возраста.
Бетоны подразделяются по ряду признаков: а) по структуре – бывают плотные бетоны, у которых пространство между зернами заполнителя полностью занято затвердевшим вяжущим, крупнопористые – малопесчанные и беспесчанные, поризованные – с искусственной пористостью затвердевшего вяжущего, ячеистые – с искусственно созданными замкнутыми порами; б) по плотности – особо тяжелые – с плотностью более 2500 кг/м , тяжелые плотностью 2200 … 2500 кг/м , облегченные 1800 … 2200 кг/м , легкие – 500 … 1800 кг/м ; в) по виду заполнителя – на плотных заполнителях, например, сталефибробетон, в котором помимо крупного и мелкого заполнителя используют короткие отрезки стальной проволоки – фибры; г) по зерновому составу – крупнозернистые с крупными и мелками заполнителями, мелкозернистые с мелким заполнителями; д) по условиям твердения – естественного твердения, бетон, подвергнутый тепловлажностной обработке при нормальном давлении, бетон, подвергнутый автоклавной обработке; е) по типу вяжущего – на цементном вяжущем и на известковом вяжущем; ж) по назначению – обычные бетоны и специальные, к которым относятся кислотостойкий бетон, напрягающий бетон и полимербетон (кислотостойкий бетон может быть на пуццолановом цементе, на жидком стекле).
Структура бетона
Структура бетона
существенно влияет на его прочность.
При затворении сухой бетонной смеси
водой возникает химическая реакция
между водой и цементом. В результате
этого образуется гель. В процессе
перемешивания бетонной смеси гель
обволакивает отдельные зерна заполнителей,
постепенно твердеет и кристаллизуется.
Твердеющий гель превращается в цементный
камень, скрепляющий зерна крупных и
мелких заполнителей в монолитный
материал. Существенным фактором, влияющим
на структуру бетона, является отношение
количества воды к количеству цемента
в единице объема W/C.
Для протекания химической реакции
необходимо W/C
0,2. Однако на практике для достижения
необходимой удобоукладываемостя
бетонной смеси обычно принимают W/C
> 0,2. Подвижные смеси, применяемые для
монолитных конструкций, имеют W/C
0,5 … 0,6, жесткие, используемые на
предприятиях стройиндустрии - W/C
0,3 … 0,4. Избыточная несвязная вода
заполняет поры, капилляры и полости
между зернами крупного заполнителя и
в процессе твердения цементного камня
испаряется. Кроме того, на отдельных
участках бетонной смеси скапливается
неодинаковое количество составляющих.
Все это приводит к неоднородной структуре
бетона. Физически бетон – это
капиллярно-пористый материал, в котором
нарушена сплошность и присутствуют в
основном две фазы – твердая и газообразная.
Неоднородность бетона приводит к тому,
что при сжатии или растяжении возникает
сложное напряженное состояние. Так при
сжатии происходит концентрация напряжений
на более жестких частицах с большим
модулем упругости. Одновременно
происходит концентрация напряжений
около пор, где в поперечном направлении
возникают растягивающие напряжения
(рис. 1.4).
Таким образом, при сжатии из-за наличия несплошности возникает вторичное поле растягивающих напряжений, которое очевидно и приводит к разрушению при сжатии. С ростом нагрузки при сжатии происходит рост и раскрытие трещин параллельных направлению сжимающей силы. Если искусственно ограничить ширину раскрытия трещин, то можно повысить прочность бетона при сжатии. Это достигается установкой спирали, сеток или обоймы (рис. 1.5).
ЛЕКЦИЯ № 6/2
ПЛАН
2.1. Прочность бетона
2.2. Классы и марки бетона